Кристаллдар – дұрыс геометриялық пішіні бар қатты денелер. Реттелген бөлшектер орналасқан құрылымды кристалдық тор деп атайды. Олар тербелетін бөлшектердің орналасу нүктелері кристалдық тордың түйіндері деп аталады. Бұл денелердің барлығы монокристалдар және поликристалдар болып бөлінеді.
Модкристалдар дегеніміз не
Модкристалдар – бұл кристалдық тордың реті анық болатын монокристалдар. Көбінесе бір кристалдың қалыпты пішіні бар, бірақ кристалдың түрін анықтау кезінде бұл мүмкіндік міндетті емес. Көптеген минералдар монокристалдар.
Сыртқы түрі заттың өсу жылдамдығына байланысты. Баяу өсумен және материалдың біртектілігімен кристалдар дұрыс кесуге ие. Орташа жылдамдықта кесу айтылмайды. Жоғары кристалдану жылдамдығында көптеген монокристалдардан тұратын поликристалдар өседі.
Монокристалдардың классикалық мысалдары алмаз, кварц,топаз. Электроникада жартылай өткізгіштер мен диэлектриктік қасиеттерге ие монокристалдардың маңызы ерекше. Монокристалдардың қорытпалары қаттылықтың жоғарылауымен сипатталады. Өте таза монокристалдар шығу тегіне қарамастан бірдей қасиеттерге ие. Минералдардың химиялық құрамы өсу қарқынына байланысты. Кристалл неғұрлым баяу өссе, оның құрамы соғұрлым тамаша болады.
Поликристалдар
Минокристалдар мен поликристалдар жоғары молекулалық әсерлесуімен сипатталады. Поликристал көптеген монокристалдардан тұрады және пішіні дұрыс емес. Оларды кейде кристаллиттер деп те атайды. Олар табиғи өсу нәтижесінде пайда болады немесе жасанды түрде өсіріледі. Поликристалдар қорытпалар, металдар, керамика болуы мүмкін. Негізгі сипаттамалар монокристалдардың қасиеттерінен тұрады, бірақ дән өлшемдері, олардың арасындағы қашықтық және дән шекаралары үлкен мәнге ие. Шекаралар болған кезде поликристалдардың физикалық сипаттамалары айтарлықтай өзгереді, беріктігі төмендейді.
Поликристалдар кристалдану, кристалдық ұнтақтардың өзгеруі нәтижесінде түзіледі. Бұл минералдар монокристалдарға қарағанда тұрақты емес, бұл жеке дәндердің біркелкі емес өсуіне әкеледі.
Полиморфизм
Бір кристалдар – бір уақытта екі күйде бола алатын, физикалық қасиеттері бойынша әр түрлі болатын заттар. Бұл мүмкіндік полиморфизм деп аталады.
Сонымен бірге бір күйдегі зат екіншісіне қарағанда тұрақтырақ болуы мүмкін. Қоршаған орта жағдайлары өзгерген кезде жағдай болуы мүмкінөзгерту.
Полиморфизмнің келесі түрлері бар:
- Қайта құру - атомдар мен молекулалардың ыдырауы.
- Деформация - құрылым өзгертілген. Қысу немесе созылу орын алады.
- Shift - құрылымның кейбір элементтері орнын өзгертеді.
Кристалдың қасиеттері композицияның кенет өзгеруімен өзгеруі мүмкін. Полиморфизмнің классикалық мысалы - көміртегі модификациясы. Бір күйінде алмаз, екінші күйінде графит, қасиеттері әртүрлі заттар.
Көмірсулардың кейбір түрлері қыздырғанда графитке айналады. Қасиеттердің өзгеруі кристалдық тордың деформациясынсыз болуы мүмкін. Темір жағдайында кейбір компоненттерді ауыстыру магниттік қасиеттердің жоғалуына әкеледі.
Хрусталь күші
Қазіргі технологияда қолданылатын кез келген материалдың соңғы күші бар. Никель, хром және темір қорытпасы ең үлкен күшке ие. Металдардың беріктігін арттыру әскери және азаматтық техниканы жетілдіреді. Тозуға төзімділіктің жоғарылауы қызмет ету мерзімін ұзартады. Осы себепті ғалымдар монокристалдардың беріктігін ұзақ уақыт бойы зерттеп келеді.
Таза монокристалдар идеалды кристалдық торы бар кристалдар болып табылады, құрамында аздаған ақаулар бар. Ақаулар санының азаюымен металдардың беріктігі бірнеше есе артады. Бұл ретте металдың тығыздығы дерлік өзгеріссіз қалады.
Идеал торы бар монокристалдар балқу температурасына дейін механикалық кернеуге төзімді. -мен өзгертпеңізуақыт. Көбінесе мұндай монокристалдарда нөлдік дислокация болады. Бірақ бұл міндетті емес шарт. Беріктік ең көп дислокация болатын жерлерде микрожарықтар пайда болуымен түсіндіріледі. Ал олар болмаған жағдайда жарықтар пайда болатын жер жоқ. Бұл монокристалдың өз күшінің шегінен асқанша қызмет ететінін білдіреді.
Жасанды монокристалдар
Минокристалдарды өсіру қазіргі ғылым деңгейінде мүмкін. Металды өңдеу кезінде оның құрамын өзгертпей, қауіпсіздік шегі жоғары монокристалды жасауға болады.
Монокристалдарды алудың 2 белгілі әдісі бар:
- супер жоғары қысым және металды құю;
- криогендік қысым.
Бірінші әдіс жеңіл металдарды өңдеу үшін танымал. Металдың тазалығын және қысымның жоғарылауын ескере отырып, бірте-бірте бірдей қасиеттері бар, бірақ беріктігі жоғары жаңа металл пайда болады. Белгілі бір жағдайларда идеалды торы бар монокристалды алуға болады. Қоспалар болған кезде кристалдық тордың идеалды болмау мүмкіндігі бар.
Ауыр металдарда қысымның жоғарылауымен құрылымның өзгеру процесі жүреді. Монокристал әлі шыққан жоқ, бірақ зат қасиеттерін өзгертті.
Криогендік құю криогендік сұйықтықтарды өндіруге негізделген. Кристалдану магнит өрісінің әсерінен болмайды. Жартылай кристалды пішін электрлік зарядталғаннан кейін кристалға айналады.
Гауһар тасжәне кварц
Алмастың қасиеттері оның атомдық кристалдық торы бар зат екендігіне негізделген. Атомдар арасындағы байланыс алмастың беріктігін анықтайды. Тұрақты жағдайларда алмас өзгермейді. Вакуумға ұшыраған кезде ол бірте-бірте графитке айналады.
Хрусталь өлшемдері айтарлықтай өзгереді. Синтетикалық жолмен өсірілген гауһар тастардың текше беттері бар және олардың әріптестерінен ерекшеленеді. Алмаздың қасиеттері шыны кесу үшін қолданылады.
Кварц кристалдары барлық жерде кездеседі. Минерал ең көп таралғандардың бірі болып табылады. Кварц әдетте түссіз. Егер тастың ішінде көптеген жарықтар болса, онда ол ақ түсті. Басқа қоспалар қосылғанда оның түсі өзгереді.
Кварц кристалдары әйнек өндірісінде, ультрадыбысты жасау үшін, электрлік, радио және теледидарлық жабдықта қолданылады. Кейбір сорттар зергерлік бұйымдарда қолданылады.
Монокристалдардың құрылымы
Қатты күйдегі металдар кристалдық құрылымға ие. Монокристалдардың құрылымы кезектесіп тұратын атомдардың шексіз тізбегі болып табылады. Шындығында атомдардың реті термиялық әсерлерге, механикалық немесе басқа да бірқатар себептерге байланысты бұзылуы мүмкін.
Хрустальды торлар 3 түрде кездеседі:
- волфрам түрі;
- мыс түрі;
- магний түрі.
Қолданба
Жасанды монокристалдар – жаңа қасиеттері бар материал алу мүмкіндігі. Монокристалдардың қолдану аймағы өте үлкен. Кварц пен шпатты табиғат жаратты, ал натрий фториді жасанды түрде өсірілді.
Монокристалдароптика мен электроникада қолданылатын материалдар. Кварц пен слюда оптикада қолданылады, бірақ қымбат. Жасанды жағдайларда тазалығымен және беріктігімен ерекшеленетін монокристалды өсіруге болады.
Гауһар жоғары беріктік қажет жерде қолданылады. Бірақ ол жасанды жағдайларда сәтті синтезделеді. Үш өлшемді монокристалдар балқымалардан өсіріледі.
